本文综述了麻醉技术、围手术期感染控制措施、药物选择以及术后恢复策略如何影响髋关节和膝关节置换术中手术部位感染及假体周围关节感染的风险,重点强调麻醉医师在围手术期感染预防中的作用。
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综述文章
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本文综述了麻醉技术、围手术期感染控制措施、药物选择以及术后恢复策略如何影响髋关节和膝关节置换术中手术部位感染及假体周围关节感染的风险,重点强调麻醉医师在围手术期感染预防中的作用。
手术部位感染(SSI)和假体周围关节感染(PJI)仍是全髋关节和全膝关节置换术后最严重的并发症之一,可能导致恢复延迟、翻修手术、长期抗菌治疗、医疗费用增加以及功能预后更差。本叙述性综述评估了围手术期麻醉管理如何影响接受髋关节和膝关节置换术患者的感染风险,并总结了麻醉科医护人员可采取的有助于预防感染的实用措施。综述首先比较了全身麻醉、椎管内麻醉和区域麻醉技术及其对免疫功能、神经内分泌应激反应、组织灌注、氧合状态以及术后镇痛需求的潜在影响。随后讨论了关节置换术期间与麻醉工作区域相关的无菌操作规范,包括手卫生、手套使用、药物安全配制、气道和血管设备管理、与麻醉相关侵入性操作的皮肤消毒,以及遵守手术室感染控制规程。药物相关因素包括及时给予抗生素预防用药、地塞米松的免疫调节和血糖影响、丙泊酚操作不当带来的感染风险,以及围手术期阿片类药物暴露的潜在影响。术后恢复策略也进行了探讨,包括多模式镇痛、早期活动以及对侵入性装置的适当管理。最后,回顾了与髋关节和膝关节置换术相关的术前优化策略,包括血糖控制、营养支持、戒烟、贫血管理、金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)的筛查与去定植,以及结构化的术前康复训练。总体而言,预防髋关节和膝关节置换术后 SSI 和 PJI 需要多学科协作、基于规范的围手术期管理,将麻醉决策与既定的外科、护理及感染控制措施相结合。
全髋关节置换术和全膝关节置换术是广泛应用的手术方法,可为晚期关节疾病患者提供显著的疼痛缓解和功能改善。根据《疾病负担研究2021》,2020年全球约有5.95亿人(占全球人口的7.6%)患有骨关节炎,相较于1990年增长超过130%。预计到2050年,骨关节炎患者人数将接近10亿,其中膝关节和髋关节骨关节炎病例预计将分别增加约74.9%和78.6%1。尽管手术技术、假体设计、抗菌预防以及围手术期管理不断进步,手术部位感染(SSI)和假体周围关节感染(PJI)仍是关节置换术后严重的并发症。尽管PJI的发生率相对较低,但随着初次关节置换手术量的增加,其绝对的临床负担和经济负担仍然巨大2,3。PJI可能需要反复清创、假体移除、分期翻修手术、长期抗菌治疗以及延长住院时间,且与显著的长期死亡率相关3,4。因此,感染预防仍是当前髋关节和膝关节置换术中的重要优先事项。
关节置换术后感染的发生是多因素共同作用的结果,反映了患者相关因素、手术暴露、微生物污染以及围手术期管理之间的相互作用。可能可调控的因素包括血糖控制、营养状况、吸烟、抗菌药物预防、皮肤准备、正常体温的维持、血液管理以及无菌操作的遵循5。目前针对麻醉管理与术后感染之间关系的研究具有异质性,且常孤立地评估各个单独因素6。关于全身麻醉、椎管内麻醉和区域麻醉的证据大多为观察性研究,而探讨免疫调节机制的研究并不一定能够证明其与临床感染结局存在相应变化7,8,9,10。与麻醉相关的药物也需谨慎解读。诸如地塞米松、丙泊酚和阿片类药物等药物在感染方面的担忧,高度依赖于剂量、患者特征、操作规范以及围手术期的具体背景11,12,13,14。这些问题需要谨慎分析,以区分已被确立的感染预防措施、观察性关联,以及生物学上看似合理但尚未在临床上证实的作用机制。
因此,本篇叙述性综述系统评估了围手术期麻醉管理对髋关节和膝关节置换术感染风险的潜在影响。本文并不局限于比较全身麻醉与椎管内麻醉,或描述单个药物的作用机制。相反,本文整合了以下方面的证据:全身麻醉、椎管内麻醉和区域麻醉技术;与麻醉相关的免疫和生理通路;麻醉环境中的无菌操作实践;抗生素预防、地塞米松、丙泊酚和阿片类药物的使用;以及术后恢复和术前患者优化。特别关注现有证据的强度与局限性,并强调区分生物学上的合理性、观察性关联与因果性临床效应之间的差异。
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文献检索与筛选策略
本文设计为叙述性综述,因此采用针对性的文献检索,而非正式的系统性综述。通过检索 PubMed/MEDLINE、Web of Science、Scopus、Embase 和 Google Scholar,查找 2000 年 1 月至 2025 年 1 月期间发表的英文文献。检索词包括“骨科手术”、“髋关节置换术”、“膝关节置换术”、“手术部位感染”、“麻醉”、“全身麻醉”、“脊髓麻醉”、“椎管内麻醉”、“区域麻醉”、“免疫反应”、“无菌技术”、“抗生素预防”、“地塞米松”、“丙泊酚”、“阿片类药物”、“术后镇痛”和“患者优化”等的组合。同时人工筛查相关综述和关键文章的参考文献列表。纳入的合格出版物包括临床研究、系统性综述、荟萃分析、指南以及探讨围手术期麻醉、感染控制措施、免疫调节、药物相关感染问题、术后恢复或骨科手术患者优化的机制性研究。排除与骨科手术或围手术期感染风险无关、未涉及麻醉管理或感染控制实践、重复发表、会议摘要中方法学细节不足,或非英文发表的研究。由于本综述为叙述性性质,采用以下实用性证据分级:强证据,指与关节置换术感染预防直接相关的新近指南、随机试验或一致的系统性综述;中等证据,指一致的观察性研究或间接临床证据;低证据,指单中心观察性研究、机制性研究或间接数据;不确定证据,指存在矛盾或数据不足的情况。本文旨在对当前髋关节和膝关节置换术中麻醉管理与感染预防相关的证据及临床实践考量进行以临床为导向的综合阐述。
髋关节和膝关节置换术期间麻醉工作区域的感染预防
麻醉操作人员可能因频繁在患者气道、血管通路装置、静脉注射端口、药品注射器、监护设备以及麻醉机和供应车的高频接触表面之间移动,而促成围手术期微生物传播。因此,感染预防措施应重点关注与麻醉相关的任务转换、安全注射操作、高频接触设备的去污染,以及将被污染的气道器械与清洁的药品和血管通路区域分隔开来(表1)15。手卫生应与麻醉特定的任务转换环节相结合,而不应仅被描述为一般性预防措施16。相关执行时机包括:配药前、插入或接触静脉或动脉导管前、实施椎管内或外周神经阻滞操作前、操作气道后、脱去手套后、接触被污染的设备或工作表面后,以及打开麻醉车抽屉或处理清洁物品前17。含酒精的手消毒剂应在麻醉工作区域内易于获取,尤其是在麻醉诱导和苏醒阶段,此时常需快速接触多个表面18。手套的使用应基于风险评估进行指导19。手套可减少接触血源性病原体的风险,但不当使用可能促进交叉污染。不正确的使用反而可能导致患者感染扩散20。
在进行气道操作时,手套经常会被口腔和呼吸道分泌物污染。气管插管过程中可考虑使用双层手套,并在气道操作完成后立即脱去外层手套。麻醉操作人员随后应避免用污染的手套接触静脉输液接头、药品注射器、键盘或清洁物品,并应在临床条件允许的情况下尽快进行手部卫生21。
对于与麻醉相关的侵入性操作,在进行外周或中心血管通路建立、动脉插管、椎管内麻醉以及区域神经阻滞置管之前,应实施皮肤消毒。无菌屏障的使用、适当的消毒剂接触时间以及皮肤准备后避免再次触诊尤为重要。骨科手术切口本身的准备应作为手术团队感染防控方案的一部分来处理,而不应被视为麻醉科特有的职责22。及时给予预防性抗生素、必要时在术中追加给药、维持正常体温、血糖管理以及保持组织灌注,是感染预防中与麻醉相关的重要环节。然而,由于这些干预措施是通过药理学和生理学途径发挥作用,而非直接控制环境中的污染,因此将在抗生素预防和围手术期患者优化的相关章节中单独讨论23,24。
麻醉药物的特异性免疫调节机制
在围手术期,麻醉及其所使用的药物会影响免疫系统,特别是免疫细胞(图1)25。全身麻醉可能通过麻醉药物、手术应激以及与气道相关的因素影响围手术期的免疫反应,但由于感染结局受到多种患者相关、手术相关及医疗机构相关变量的影响,麻醉本身对感染风险的独立贡献仍难以确定26。研究表明围手术期存在免疫调节现象,但其对术后感染的临床影响在不同临床环境中有所差异27。
实验研究表明,麻醉药物可能影响多种免疫细胞功能,包括中性粒细胞的黏附与迁移、巨噬细胞的吞噬作用、淋巴细胞的活化以及自然杀伤细胞的细胞毒性。这些效应应根据具体药物和实验模型进行讨论28。麻醉会影响促炎性和抗炎性细胞因子的释放。关键的促炎性细胞因子包括 IL-1、TNF-α、IL-8 和 IL-6,而 IL-10 是主要的抗炎性细胞因子。已有报道指出,全身麻醉可改变 TNF 和干扰素-γ(IFN-γ)的水平29。特别是吸入性麻醉药会影响中性粒细胞、自然杀伤细胞(NK 细胞)、树突状细胞(DC 细胞)以及巨噬细胞等多种免疫起始细胞30。吸入性麻醉药以剂量依赖性方式损害中性粒细胞活性、减少淋巴细胞增殖、导致淋巴细胞死亡,并抑制细胞因子的产生31。除了直接作用外,吸入性麻醉药还通过儿茶酚胺和糖皮质激素等激素的释放,以及通过下丘脑-垂体-肾上腺轴,间接影响内分泌反应32。
一些观察性研究报道,接受椎管内麻醉的患者感染率较低。可能的解释包括神经内分泌应激反应减轻、镇痛效果改善、阿片类药物暴露减少以及组织灌注改变。然而,这些关联应谨慎解读,因为麻醉方式的选择并非随机,可能反映了患者健康状况、手术复杂程度和围手术期管理的差异33。在某些研究中,区域麻醉与较低的感染率相关,可能归因于应激反应降低、镇痛效果更好以及免疫功能得以保留;然而,因果关系仍不明确,因为研究设计、患者选择以及围手术期混杂因素均可能影响这些结果9,34。总体而言,麻醉技术与术后感染之间的关系应谨慎看待。尽管某些研究显示椎管内或区域麻醉与较低的手术部位感染(SSI)发生率相关,但这些发现并不能证明因果关系。患者选择、手术复杂性、合并症、医疗机构的感染控制规程、抗生素使用时机以及术后康复路径等因素均可能影响观察到的感染结局。因此,不应仅基于预防SSI的目的来选择麻醉技术,而应根据患者风险、手术需求、镇痛目标及围手术期安全性进行个体化决策9。
麻醉药物对感染风险的影响
地塞米松可快速而广泛地影响免疫功能35。尽管人们对其可能增加术后感染风险存在担忧,但这种风险可能取决于剂量、给药时机、患者的合并症、血糖控制情况以及手术背景(表2),尤其是在糖尿病患者、免疫功能低下者或其他存在伤口愈合障碍风险因素的易感人群中。已证实预防性使用的抗生素可有效降低术后感染率36。围手术期预防性使用抗生素是预防手术部位感染的重要组成部分。通常情况下,预防性抗生素应在皮肤切开前30–60分钟内给予,具体持续时间应根据手术类型和当地指南进行调整37,38。在骨科手术中,预防性使用抗生素是降低感染风险的一种明确有效的方法39。
阿片类药物暴露还可能影响免疫功能和术后恢复。通过多模式镇痛减少围手术期不必要的阿片类药物使用,可能降低与阿片类药物相关的不良反应,并通过促进早期活动和加快恢复间接支持感染预防40。丙泊酚以脂质乳剂形式配制,若发生污染,可能支持细菌生长。然而,感染风险主要与不当的操作行为有关(例如重复使用注射器、未对药瓶外表面进行充分消毒、多个患者共用同一药瓶以及持续输注丙泊酚),这些操作会增加污染的可能性41。
术后恢复及潜在的感染相关通路
麻醉管理对术后疼痛、阿片类药物需求、活动能力以及参与加速康复路径具有明确影响5。有效的多模式镇痛可减轻手术应激反应,并促进早期下床活动。然而,目前仍缺乏直接证据表明某种特定的术后镇痛策略可独立降低髋关节或膝关节置换术后手术部位感染的发生率42。早期下床活动对于功能恢复及预防因制动引起的并发症具有重要意义,但应将其视为一种间接支持性措施,而非已被证实的手术部位感染预防干预手段43。一些生物学上合理的机制已被提出,用以解释部分研究中观察到的采用椎管内麻醉后感染率较低的现象。
然而,这些通路主要基于生理学、机制性或替代结局的证据,不应将其解释为确立了手术部位感染(SSI)的因果性降低:严重的术后疼痛可激活交感神经系统,可能导致外周血管收缩和组织灌注减少。区域镇痛可能减轻这一反应,从而支持组织氧合。然而,对此通路的证据主要基于生理学测量而非临床感染结局,目前尚不确定这些变化是否能转化为SSI的显著降低44。因此,椎管内麻醉或外周神经阻滞联合良好的术后镇痛可能降低SSI的发生率。椎管内麻醉和有效的区域镇痛可能减轻手术引起的神经内分泌和炎症应激反应的某些组成部分45。尽管这种调节理论上可能保留宿主免疫功能的某些方面,但细胞因子浓度或免疫细胞活性的变化并不一定转化为临床感染率的降低8。通过降低非特异性疼痛反应,椎管内麻醉已被证明可减轻术后炎症反应46。通过降低这些非特异性反应,免疫系统可能更有效地集中力量对抗微生物。外周神经阻滞可改善术后镇痛并减少阿片类药物需求,从而促进早期恢复。这些益处是否独立影响SSI风险,目前仍不确定47。
麻醉相关并发症与感染
麻醉相关并发症也可能影响感染风险。例如困难气道管理,可能涉及气管插管和机械通气,会增加肺部感染的风险48。此外,长期留置的静脉导管也是潜在的感染来源49,50。与气道管理相关的并发症,包括气管插管,与呼吸道感染风险升高相关51。与长期导管使用相关的感染在围手术期环境中尤为值得关注52。长时间的气管插管和机械通气可能会增加术后肺部感染的风险,特别是在身体虚弱的患者或需要重症监护的患者中53。在常规关节置换术实践中,恰当的气道管理、避免不必要的术后通气以及在临床可行的情况下及时拔管,比详细讨论呼吸机相关性肺炎更具实际意义54。
其他注意事项
患者相关因素,包括合并症、营养状况、吸烟、贫血以及鼻腔定植 金黄色葡萄球菌,以及基线功能状态,是术后感染风险的重要决定因素。因此,术前优化应被视为髋关节和膝关节置换术中感染预防的必要组成部分,而非一个独立的围手术期问题。例如,糖尿病患者由于伤口愈合能力受损,发生伤口感染的风险更高55围手术期血糖控制应纳入优化治疗路径23术前营养优化可增强免疫功能,降低感染风险56糖尿病及其他合并症被公认为会增加术后感染的风险,凸显了术前优化的必要性57对于患有糖尿病或疑似血糖异常的患者,在择期髋关节或膝关节置换术前应强调术前血糖优化管理23,58,59,60糖化血红蛋白(HbA1c)应在术前风险分层期间进行评估,因为HbA1c升高及围手术期高血糖与全关节置换术后手术部位感染及假体周围关节感染风险增加相关59,60尽管最优的HbA1c阈值仍存在争议,但多项关节置换术研究提示,当HbA1c超过约7.5–8.0%时,感染风险升高;其中一项多中心研究发现,相较于常用的7.0%截断值,7.7%对假体周围关节感染具有更高的预测价值59,61因此,择期手术 ideally 应在个体化血糖优化后进行,同时避免过度积极的降糖治疗,以免增加低血糖风险。围手术期应监测血糖,并根据当前糖尿病护理标准及医疗机构规程,将血糖水平通常维持在指南推荐范围内。23,58术前营养支持与优化可增强免疫反应,降低感染风险62对于接受髋关节或膝关节置换术的特定患者,也应将结构化的术前康复计划视为围手术期优化的一部分63,64这些项目通常包括个体化的物理治疗、力量训练和有氧运动、关于术后活动的患者教育、针对具有肺部风险因素患者的呼吸训练,以及心理准备以减轻焦虑并提高手术耐受性。65,66现有证据表明,全髋或全膝关节置换术前的预康复可能改善身体功能、肌力、疼痛、与健康相关的生活质量以及术后早期恢复63,64然而,关于术前康复能独立降低手术部位感染的直接证据仍然有限;因此,应将术前康复视为加速康复和围手术期风险优化的支持性组成部分,而非已被证实的针对手术部位感染的特异性干预措施。64.
在骨科手术前,戒烟是另一个可干预的目标。吸烟会损害组织氧合、微血管灌注、炎症反应以及伤口愈合,这些因素均可能增加伤口并发症和感染的风险65。围手术期戒烟研究的证据表明,术前戒烟可减少术后并发症,许多围手术期项目建议在可行的情况下,于择期关节置换术前至少数周开始戒烟66,67。由于吸烟是一种可改变的危险因素,在可行的情况下,应在择期髋关节或膝关节置换术前实施结构化的术前戒烟计划65,68,69。这些计划可包括简短的咨询、转介至戒烟服务、在适当情况下提供药物支持(如尼古丁替代疗法)以及术前随访以提高戒烟成功率5,70。全髋关节和全膝关节置换术人群的研究证据表明,吸烟与更高的伤口并发症风险及假体关节感染风险相关,而术前戒烟则与全关节置换术后较低的感染率相关67,71。因此,应鼓励吸烟患者在择期手术前戒烟,理想情况下至少在术前四周开始,以减少术后并发症并促进伤口愈合。
此外,对于接受全关节置换术的患者,可考虑进行金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)鼻腔定植的筛查,尤其是耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)。已有报道表明,术前筛查结合针对性去定植可降低骨科人群中葡萄球菌手术部位感染的发生率,美国骨科医师学会(AAOS)指南将基于鼻腔用莫匹罗星的去定植措施视为在髋关节和膝关节置换术前对MRSA携带者实施的一种合理且低风险的干预措施72。一些医疗机构还可能根据当地的流行病学特征和抗菌药物耐药模式,对高风险关节置换人群采用普遍去定植方案。常见的去定植方案包括对MRSA或MSSA定植患者术前使用鼻腔莫匹罗星5天,并联合氯己定沐浴或擦拭73,74,75。近期关于手术部位感染(SSI)预防的指南及骨科建议均支持在包括骨科植入物手术在内的高风险手术中实施针对S. aureus/MRSA的风险降低策略23,74。荟萃分析和骨科队列研究提示,筛查结合选择性去定植可能降低全髋或全膝关节置换术后SSI、假体周围关节感染以及S. aureus相关感染的发生率,但其效果大小可能因方案依从性、当地定植流行率以及是否同时使用抗生素预防而有所不同73,75,76。
术前贫血也应尽可能识别并纠正,尤其是在预计有失血的大型骨科手术中。贫血会增加围手术期输血的可能性,而输血暴露与术后不良结局相关,包括感染相关并发症。近期关于贫血管理的国际共识建议,在大多数重大手术前对患者进行筛查,并尽早治疗铁缺乏或其他可纠正的原因,以在手术前优化血红蛋白水平77。因此,应在术前评估血红蛋白和铁代谢状态78。对于缺铁性贫血患者,应考虑补铁治疗;当手术时间紧迫、口服铁剂不耐受或需要快速优化血红蛋白时,可优先选择静脉补铁。根据患者血液管理方案,仅在部分特定患者中可考虑使用促红细胞生成素77,79。最后,术前预康复措施,包括个体化的运动训练、功能教育、营养支持以及心理社会准备,可能提高机体储备能力,并促进关节置换术后早期活动。尽管术前预康复对预防感染的直接作用尚不明确,但针对全膝关节和髋关节置换术的系统评价证据表明,其在肌力、住院时间及早期恢复方面可能存在益处,这些因素可能通过改善活动能力和减少术后并发症而间接支持感染预防80。这些措施应通过多学科协作路径实施,涉及外科医生、麻醉科医生、护士、康复治疗师、营养专家,以及必要时的全科医生或内分泌科医生。
预防手术部位感染(SSI)最受关注的非药物策略之一是维持正常体温,这有助于保持免疫功能,防止低温引起的血管收缩,包括T细胞抗体生成和中性粒细胞介导的 "非特异性" 氧化性细菌死亡81补充氧气最初被认为是一种预防手术部位感染(SSI)的关键策略,因为组织氧张力不足会阻碍组织愈合以及手术病原微生物的氧化杀灭。手术持续时间、高血糖、肥胖和吸烟是其他可增加SSI风险的围手术期因素。82. 小动脉血管收缩、外周灌注减少以及组织氧张力下降是术后伤口疼痛引发的自主神经反应结果,这些反应显著增加交感神经活性和血浆儿茶酚胺水平82.
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髋关节和膝关节置换术后手术部位感染及假体周围关节感染是多种因素导致的并发症。麻醉医师通过严格执行无菌操作、及时使用抗菌药物预防、维持正常体温、合理管理医疗器械、实施多模式镇痛以及优化可调节的患者危险因素,在感染预防中发挥重要作用。
尽管在一些研究中,轴向和区域麻醉与较低的感染率相关,但由于现有证据主要是观察性的,并且容易受到患者选择和围手术期混杂因素的影响,尚未确立其直接的因果益处。同样,地塞米松、丙泊酚和阿片类药物在感染相关效应方面也具有情境依赖性。丙泊酚相关的感染主要与操作过程中的污染有关,而减少阿片类药物的镇痛策略虽可促进术后恢复,但尚未被证实能独立预防手术部位感染(SSI)。因此,麻醉技术与药物的选择应基于患者特征、手术需求及恢复目标,而非假定的感染预防效果。未来需要开展采用标准化感染定义并充分调整混杂因素的前瞻性研究。本综述存在若干局限性。首先,这是一篇叙述性综述而非系统性综述,因此尽管进行了有针对性的文献检索,但研究筛选并非基于完全系统的评估流程。其次,未进行正式的偏倚风险评估、证据等级评定或荟萃分析,这限制了得出定量结论的能力。第三,所纳入的证据在手术类型、麻醉方案、...
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作者声明不存在利益冲突。
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